Тесла, Эдисон и война токов (переменный или постоянный ток)

Как Эдисон, Тесла и Вестингауз боролись за электрификацию мира

В период младенчества электротехники специалисты раскололись на два лагеря. Одни видели будущее за постоянным током, другие — за переменным. Бурлили полемические страсти. Дискуссия, по существу, продолжается и сегодня, хотя уже на новом уровне.

100-летний киловольтметр на исторической гидроэлектростанции в Хаймбахе (Германия)

Конец XIX в. ознаменовался бурным развитием электроэнергетики во всем мире. От первых электрических опытов до широкого применения электричества в промышленности прошло почти три столетия.

Уже никого не удивлял электрический телеграф, широко применялась гальванопластика. Появились первые электрические генераторы, приводимые в движение паровой машиной и сделавшие электроэнергию сравнительно дешевой. Были изобретены лампы накаливания. Началось создание первых энергосистем.

Одну из них создал в Нью-Йорке в 1882 г. выдающийся американский изобретатель и бизнесмен Т. А. Эдисон . И сразу же число электростанций его компании стало быстро расти. В 1886 г. их было 68, а в 1887 — около 120, причем они могли питать уже около 325 тыс. электроламп.

Томас Эдисон — американский изобретатель и бизнесмен, выступал за развитие сети постоянного тока

Лампа накаливания Томас Эдисона

Электрический бум вызвал повышенное потребление меди и, как следствие, повышение цен на нее в несколько раз. Это в определенной мере снизило шансы электроэнергетики в борьбе с газовым освещением.

Нужно было искать выход. Он был найден в увеличении питающего напряжения электрических сетей, что могло экономить медь, так как сечение питающих проводов уменьшалось в сотни и более раз.

Однако высокое напряжение увеличивало опасность для потребителей. Это быстро выявил первый опыт эксплуатации электрических сетей. Поиски путей уменьшения опасности привели к развитию техники трансформации напряжения.

Один из первых трансформаторов (изобретатели — Отто Блати, Карой Циперновский и Микша Дери)

Тем не менее, по-прежнему в основном «работал» постоянный ток: электрический телеграф, электрохимия, зарядка аккумуляторов, первые электродвигатели. Правда, для электрического освещения с помощью дуговых ламп переменный ток имел преимущество, так как электроды сгорали более равномерно и не надо было их делать разными по сечению.

Первые генераторы переменного тока для электроосвещения применил ваш соотечественник П. Н. Яблочков. В широких масштабах их начала применять американская фирма «Вестингауз». В 1887 г. она уже, имела мощности, позволявшие питать почти 135 тыс. электроламп. Компания Эдисона получила опасного конкурента.

Никола Тесла с «Теорией натуральной философии…» Руджера Бошковича на фоне катушки ВЧ трансформатора в своей лаборатории на Хаустон-стрит. 20 мая 1896 г. Во время войны токов переменный ток, который предпочитал Тесла, боролся за широкое распространение с постоянным током, который предпочитал Эдисон.

Генератор Westinghouse, конец 1800-х годов. «Вестингауз электрик» — одна из ведущих электротехнических компаний США, существовавшая с 1886 года по 1997 год.

Распределительный щит переменного тока Westinghouse, около 1880-х гг.

В 1888 г. началась яростная полемика между сторонниками постоянного и переменного тока.

Фирма «Эдисон Электрик Лайт Компани» опубликовала Красную книгу под заголовком «Предостережение», в которой переменный ток подвергался резкой критике главным образом из-за его, якобы, повышенной опасности.

Был приложен список людей, смертельно пораженных переменным электрическим током. Описывались другие действительные и мнимые недостатки переменного тока, но особый упор делался все же на опасность его применения.

В борьбу включился инженер Гарольд Браун, который начал эксперименты по воздействию электротока на животных. Иногда опыты делались публичными, и на глазах у публики погибали собаки и лошади. Апогеем этой борьбы стал письменный вызов Брауна Вестингаузу, опубликованный в ряде американских газет.

Демонстрация Гарольда Брауна 22 декабря 1888 года

Он писал: «Я вызываю г-на Вестингауза на встречу со мной в присутствии компетентных экспертов в области электротехники, и пусть через его тело пропускают переменный ток, а через мое — постоянный. Напряжение будет повышаться до тех пор, пока один из нас не закричит и этим публично признает свое поражение.

Однако, я хочу предупредить г-на Вестингауза о том, чтец согласно моим экспериментам, воздействие переменного тока напряжением 160 В в течение 5 секунд приводит к фатальному исходу». (При одинаковом измеренном напряжении переменный ток ДЕЙСТВИТЕЛЬНО БОЛЕЕ ОПАСЕН ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА.)

Социальная реклама 1889 года против использования переменного тока

Вестингауз вызова не принял. В некоторых штатах США под влиянием общественности были приняты законы, запрещающие применять напряжение переменного тока более 200 В.

Полемика достигла России, где в то время решались вопросы электрического освещения обеих столиц.

В 1889 г. А. Г, Столетов, электротехник высочайшего класса, писал: «Вспоминается та травля, которой подвергались трансформаторы в нашем отечестве… И в ученых (!) докладах, и в газетных статьях система обличалась как нечто еретическое, ненациональное и безусловно гибельное, доказывалось (!), что трансформаторы запрещены во всех порядочных странах Запада и терпятся разве в какой-нибудь Италии, падкой на дешевизну.

Защитники «ненациональности в электричестве» забывали, что первую идею о трансформации тока в технике сами иностранцы приписывают Яблочкову и что на Всероссийской выставке 1882 г. в Москве демонстрировал такую систему г. Усагин.

Знатоки западных порядков проглядели или замолчали, что в это самое время «гибельная» система питала десятки тысяч ламп в лучших частях Лондона, а французы не задумывались применить ее к освещению жилища главы государства».

Ситуация, в общем-то удивительно напоминающая нынешнюю полемику по ядерной энергетике.

Томас Эдисон с сотрудниками, Менло-Парк, штат Нью-Джерси, 1881 год

В борьбу включился Эдисон, опубликовавший статью «Об опасностях электрического освещения». Статья была перепечатана в русском журнале «Электричество».

Автор писал: «Употребление переменных токов высокого напряжения не имеет никакого оправдания ни с коммерческой, ни с научной точек зрения».

Однако в статье были вполне здравые мысли: «Когда нужно было регламентировать давление в паровых котлах, в видах безопасности служащих и публики, то поступали иначе, чем поступают теперь относительно электрического напряжения, а между тем оба случая вполне схожи.

Нужно было бы припомнить те соображения, которые привели к прекрасной системе: к у становлению ПРЕДЕЛЬНОГО давления пара и к периодическому инспектированию котлов. Нужно было бы приложить те же правила, чтобы гарантировать нас против опасностей, представляемых чрезмерным электрическим напряжением».

Сотрудники Edison Electric, около конца 1800-х годов

Сторонники переменного тока на критику отвечали делом и реализовывали все его преимущества. Создание высоковольтных линий передач позволило располагать электростанции на расстояниях от потребителей порядка сотен километров вместо двух-трех на постоянном токе. Это позволило вынести станции за черту города, освободив горожан от копоти и позволив применять энергию рек и водопадов, находящихся далеко от промышленных центров.

Изобретение Теслой и Доливо-Добровольским многофазных систем позволило создать новый тип электродвигателя с вращающимся магнитным полем, который обходился без капризного и ненадежного в эксплуатации коллекторно-щеточного аппарата.

Модель первого асинхронного двигателя Николы Теслы в музее Тесла в Белграде, Сербия

Был сконструирован электрический счетчик ампер-часов переменного тока. Сторонники Эдисона, которые говорили о невозможности такой конструкции, лишились весомого аргумента.

Были созданы новые материалы для изоляции и новые конструкции изоляторов. Разработаны правила безопасности для электропотребителей. Наконец, были разработаны первые выпрямительные установки, которые практически сняли все вопросы оппонентов.

Сторонники постоянного тока в США пошли на отчаянный шаг в дискредитации переменного тока. Для первой легальной смертной казни на электрическом стуле (6 августа 1890 г.) они использовали генератор переменного тока фирмы «Вестингауз», предоставленный Брауном. Но и это не принесло им победу.

К чести ученых и электротехников Москвы, собранных городским головой в мае 1888 г., они утвердили применение переменного тока повышенного напряжения.

Электростанция переменного тока General Electric в США — 1904 год

Машинный зал Гиндукушской ГЭС на реке Мургаб в Туркменистане. Построена в 1909 году. Генератор переменного тока с возбудителем изготовлен в Будапеште (Венгрия) на Ganz Works. Фотография Прокудина-Горского, 1911 год.

Теперь сделаем выводы.

Бурное и плодотворное развитие электротехники в период с 1886 по 1895 гг. обязано жестокой конкурентной борьбе между сторонниками постоянного и переменного тока.

Эта борьба оказала благоприятное влияние на развитие энергетической и светотехнической промышленности. Именно тогда было изобретено электрооборудование, позволившее обеспечить его надежность и безопасность потребителей в приемлемой степени.

Так что споры вокруг атомной энергетики тоже далеко не бесполезны. Пусть оппоненты указывают слабые места каждой системы, а изобретатели и конструкторы их устраняют. Лишь бы методы полемики оставались в рамках приличий. А в результате должны победить приемлемые для всех решения.